論文の概要: Hyperpolarisation of nuclear spins: polarisation blockade

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.03761v1
• Date: Thu, 7 Sep 2023 15:02:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-08 12:40:17.043062
• Title: Hyperpolarisation of nuclear spins: polarisation blockade
• Title（参考訳）: 核スピンの過分極:偏極遮断
• Authors: O.T. Whaites, C.I. Ioannou, B.J.Pingault, G.L. van de Stolpe, T.H. Taminiau, and T.S. Monteiro
• Abstract要約: パルスベースのプロトコルは、電子欠陥スピンの光学的に誘起された偏光を周囲の核スピンに効率的に伝達することが示されている。 核スピンの偏極共鳴が、電子中心スピンに強い対角結合を持つ単一スピンであるブロッキングスピンとほぼ縮退すると、中心共鳴領域から変位する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Efficient hyperpolarisation of nuclear spins via optically active defect centers, such as the nitrogen vacancy (NV) center in diamond, has great potential for enhancing NMR based quantum information processing and nanoscale magnetic resonance imaging. Recently, pulse-based protocols have been shown to efficiently transfer optically induced polarisation of the electron defect spin to surrounding nuclear spins -- at particular resonant pulse intervals. In this work, we investigate the performance of these protocols, both analytically and experimentally, with the electronic spin of a single NV defect. We find that whenever polarisation resonances of nuclear spins are near-degenerate with a `blocking' spin, which is single spin with stronger off-diagonal coupling to the electronic central spin, they are displaced out of the central resonant region -- without, in general, significant weakening of the resonance. We analyse the underlying physical mechanism and obtain a closed form expression for the displacement. We propose that spin blocking represents a common but overlooked effect in hyperpolarisation of nuclear spins and suggest solutions for improved protocol performance in the presence of (naturally occurring) blocking nuclear spins.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のような光学活性な欠陥中心による核スピンの効率的な超分極は、NMRベースの量子情報処理とナノスケール磁気共鳴イメージングの強化に大きな可能性を持っている。 近年、パルスベースのプロトコルは、電子欠陥スピンの光誘起偏光を周囲の核スピン(特に共鳴パルス間隔)に効率的に転送することが示されている。 本研究では, 単一NV欠陥の電子スピンを用いて, 解析的かつ実験的にこれらのプロトコルの性能について検討する。 原子核スピンの偏光共鳴は、電子中心スピンと強い対角結合を持つ単スピンである「ブロッキング」スピンとほぼ縮退している場合、共鳴の顕著な弱化を伴わずに中心共鳴領域から外れる。 基礎となる物理機構を解析し,変位の閉形式式を得る。 スピンブロッキングは、核スピンの超分極化において一般的だが見過ごされる効果を示し、(自然発生の)ブロックスピンの存在下でのプロトコル性能向上のためのソリューションを提案する。

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